(3、4)第二章 2.2热力学第一定律 上
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（2）对于流动工质，流动功等于pv，比 焓表示单位质量工质沿流动方向向前传递 的总能量中取决于热力状态的部分 ；
（3）对于不流动工质，不存在流动功， 比焓也不表示能量，仅是状态参ห้องสมุดไป่ตู้。
（4）工程上一般只需要计算工质经历某 一过程后焓的变化量，而不是其绝对值，所 以焓值的零点可人为地规定。
18
3
(3)技术功 定义：在工程热力学中，将工程技术上可 以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和 称为技术功，用Wt 表示
14
上式可整理成
令
，h 称为比焓。
比焓的物理意义： 比焓是状态参数；对于流动工质，比焓
令
，上式改成
表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能
量中取决于热力状态的部分。
15
16
对于单位质量工质， 以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程。
对于微元过程 ，稳定流动能量方程写成
17
注意：
（1）无论对于流动工质还是不流动工 质，比焓都是状态参数；
根据闭口系统的热力学第一定律表达式
对比开口系统的稳定流动能量方程式
可得
21
对可逆过程，
式中，v 恒为正值，负号表示技术功的正负 与dp 相反。
22
将上式代入开口系统的稳定流动能量方程式 （适用于一般过程）
可得
（适用于可逆过程）
对于微元可逆过程，
技术功的图形表示
23
4
在热能与其它形式能的互相转换过程中， 能的总量始终不变。
不花费能量就可以产生功的第一类永动机 是不可能制造成功的。
进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化
8
3. 闭口系统的热力学第一定律表达式
Q
W
ΔU
对于微元过程，
9
对于可逆过程， 对于单位质量工质, 对于单位质量工质的可逆过程 ,
10
对于单位质量工质，
流动功是由泵或风机加给被输送工质并随 工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具 有的能量。
12
2
(2)开口系统的稳定流动能量方程 在 时间内,
进口质量 m1、 流 速 cf1、 标 高 z1 出口质量 m2、 流 速 cf2、 标 高 z2
稳定流动：
13
根据热力学第一定律可得
在 时间内进入系统的能量 在 时间内离开系统的能量
4. 开口系统的稳定流动能量方程式
(1) 稳定流动与流动功
（a） 稳定流动 流动状况不随时间而改变的流动。即任一
流通截面上工质的状态都不随时间而改变。
稳定流动的实现条件：
1）系统和外界交换的能量（功量和热量） 与质量不随时间而变；
2）进、出口截面的状态参数不随时间而 变。
11
（b）流动功 推动工质流动所作的功，也称为推进功。
2
欧洲，早期最著名的一个永动机设计 方案是十三世纪时一个叫亨内考的法 国人提出来的。
轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安 装着12个可活动的短杆，每个短杆的 一端装有一个铁球。方案的设计者认 为，右边的球比左边的球离轴远些， 因此，右边的球产生的转动力矩要比 左边的球产生的转动力矩大。这样轮 子就会永无休止地转动下去，并且带 动机器转动。这个设计被不少人以不 同的形式复制出来，但从未实现不停 息的转动。
运动动能和分子之间的位能之和（热能）。
热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。
5
比热力学能：
单位质量工质的热力学能 。符号：u；单 位：J/kg 或kJ/kg。比热力学能是状态参数。
气体工质的比热力学能可表示为
u f T , v
任何状态下系统热力学能的数值不可能为 零。由于在工程热力学中只计算工质在状态变 化中的热力学能的变化量，因此热力学能的零 点可以人为地规定，例如，通常取0K时气体 的热力学能为零。
6
1
(2)外部储存能：
. 宏观动能 ：Ek Ek= mc2/2 . 宏观位能： Ep Ep= mgz
机械能
(3) 总储存能：E ，单位为 J 或 kJ
E = U + Ek + Ep 比总储存能：e ，单位为 J/kg 或 kJ /kg
e = u + ek + ep
7
2. 热力学第一定律的实质
热力学第一定律实质就是热力过程中的 能量守恒和转换定律 ，可表述为 ：
3
虽然右边每个 球产生的力矩 大，但是球的 个数少，左边 每个球产生的 力矩虽小，但 是球的个数多。 于是，轮子不 会持续转动下 去而对外做功， 只会摆动几下， 便停在右图中 所画的位置上。
4
1. 热力系统的储存能
热力系统总储存能 (1) 热力学能
（内能）热力学能
（外部储存能）宏观 动能、宏观位能
不涉及化学变化和核反应时的物质分子热
对于单位质量工质 ，
19
开口系统的稳定流动能量方程式可改写为
对于微元过程 ，
对于开口系统的稳定流动过程，系统内各 点的状态都不随时间而变化，所以可以将质量 为 m 的工质作为闭口系统来研究。
20
可以假定质量为m的工质从进口截面处的 状态1变化到出口截面处的状态2，从外界吸收 了热量Q,作了膨胀功W 。
第二章 热能转换的基 本概念 和基本定律
2.2 热力学第一定律
热力学第一定律就是一切热力过程所必须遵 循的能量转换与守恒定律。本小节重点阐述热力 学第一定律的实质与数学描述，为热力过程计算 奠定理论基础。
1
第一类永动机：
某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外 放热或作功，这叫“第一类永动机”。这种机器 不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。
（3）对于不流动工质，不存在流动功， 比焓也不表示能量，仅是状态参ห้องสมุดไป่ตู้。
（4）工程上一般只需要计算工质经历某 一过程后焓的变化量，而不是其绝对值，所 以焓值的零点可人为地规定。
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3
(3)技术功 定义：在工程热力学中，将工程技术上可 以直接利用的动能差、位能差及轴功三项之和 称为技术功，用Wt 表示
14
上式可整理成
令
，h 称为比焓。
比焓的物理意义： 比焓是状态参数；对于流动工质，比焓
令
，上式改成
表示每千克工质沿流动方向向前传递的总能
量中取决于热力状态的部分。
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对于单位质量工质， 以上两式称为开口系统的稳定流动能量方程。
对于微元过程 ，稳定流动能量方程写成
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注意：
（1）无论对于流动工质还是不流动工 质，比焓都是状态参数；
根据闭口系统的热力学第一定律表达式
对比开口系统的稳定流动能量方程式
可得
21
对可逆过程，
式中，v 恒为正值，负号表示技术功的正负 与dp 相反。
22
将上式代入开口系统的稳定流动能量方程式 （适用于一般过程）
可得
（适用于可逆过程）
对于微元可逆过程，
技术功的图形表示
23
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在热能与其它形式能的互相转换过程中， 能的总量始终不变。
不花费能量就可以产生功的第一类永动机 是不可能制造成功的。
进入系统的能量－离开系统的能量 = 系统储存能量的变化
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3. 闭口系统的热力学第一定律表达式
Q
W
ΔU
对于微元过程，
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对于可逆过程， 对于单位质量工质, 对于单位质量工质的可逆过程 ,
10
对于单位质量工质，
流动功是由泵或风机加给被输送工质并随 工质流动向前传递的一种能量，非工质本身具 有的能量。
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2
(2)开口系统的稳定流动能量方程 在 时间内,
进口质量 m1、 流 速 cf1、 标 高 z1 出口质量 m2、 流 速 cf2、 标 高 z2
稳定流动：
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根据热力学第一定律可得
在 时间内进入系统的能量 在 时间内离开系统的能量
4. 开口系统的稳定流动能量方程式
(1) 稳定流动与流动功
（a） 稳定流动 流动状况不随时间而改变的流动。即任一
流通截面上工质的状态都不随时间而改变。
稳定流动的实现条件：
1）系统和外界交换的能量（功量和热量） 与质量不随时间而变；
2）进、出口截面的状态参数不随时间而 变。
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（b）流动功 推动工质流动所作的功，也称为推进功。
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欧洲，早期最著名的一个永动机设计 方案是十三世纪时一个叫亨内考的法 国人提出来的。
轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安 装着12个可活动的短杆，每个短杆的 一端装有一个铁球。方案的设计者认 为，右边的球比左边的球离轴远些， 因此，右边的球产生的转动力矩要比 左边的球产生的转动力矩大。这样轮 子就会永无休止地转动下去，并且带 动机器转动。这个设计被不少人以不 同的形式复制出来，但从未实现不停 息的转动。
运动动能和分子之间的位能之和（热能）。
热力学能符号：U，单位：J 或kJ 。
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比热力学能：
单位质量工质的热力学能 。符号：u；单 位：J/kg 或kJ/kg。比热力学能是状态参数。
气体工质的比热力学能可表示为
u f T , v
任何状态下系统热力学能的数值不可能为 零。由于在工程热力学中只计算工质在状态变 化中的热力学能的变化量，因此热力学能的零 点可以人为地规定，例如，通常取0K时气体 的热力学能为零。
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1
(2)外部储存能：
. 宏观动能 ：Ek Ek= mc2/2 . 宏观位能： Ep Ep= mgz
机械能
(3) 总储存能：E ，单位为 J 或 kJ
E = U + Ek + Ep 比总储存能：e ，单位为 J/kg 或 kJ /kg
e = u + ek + ep
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2. 热力学第一定律的实质
热力学第一定律实质就是热力过程中的 能量守恒和转换定律 ，可表述为 ：
3
虽然右边每个 球产生的力矩 大，但是球的 个数少，左边 每个球产生的 力矩虽小，但 是球的个数多。 于是，轮子不 会持续转动下 去而对外做功， 只会摆动几下， 便停在右图中 所画的位置上。
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1. 热力系统的储存能
热力系统总储存能 (1) 热力学能
（内能）热力学能
（外部储存能）宏观 动能、宏观位能
不涉及化学变化和核反应时的物质分子热
对于单位质量工质 ，
19
开口系统的稳定流动能量方程式可改写为
对于微元过程 ，
对于开口系统的稳定流动过程，系统内各 点的状态都不随时间而变化，所以可以将质量 为 m 的工质作为闭口系统来研究。
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可以假定质量为m的工质从进口截面处的 状态1变化到出口截面处的状态2，从外界吸收 了热量Q,作了膨胀功W 。
第二章 热能转换的基 本概念 和基本定律
2.2 热力学第一定律
热力学第一定律就是一切热力过程所必须遵 循的能量转换与守恒定律。本小节重点阐述热力 学第一定律的实质与数学描述，为热力过程计算 奠定理论基础。
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第一类永动机：
某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外 放热或作功，这叫“第一类永动机”。这种机器 不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。